经由导入孔将等离子体生成室中的自由基供给到处理室，并且从自由基导入孔附近供给作为处理气体的ＨＦ气体。去除掺有杂质的ＩＶ族半导体的基板表面的自然氧化膜，并且具有等于湿清洁的良好的表面粗糙度。对表面处理后的基板沉积金属材料，并且进行通过热处理的金属硅化物形成，在这些处理期间，基板不暴露于大气，并且获得了等于或优于湿处理的良好的接触电阻。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在硅化物形成工艺中对IV族半导体 表面或掺有杂质的IV族半导体表面进行表面处理的单元及其制造方法，特别地，本专利技术涉及一种形成金属硅化物层的方法。
技术介绍
伴随着半导体器件的高密度化和高集成化，多层布线结构 得到了发展，使半导体器件与电极低电阻地电连接的形成技术变得重要。作为常用的电极形成技术，采用如A1和W等金属材 料的溅射沉积或化学气相沉积。然而，金属和半导体接合部之 间的接触电阻变得不可忽略，为了使接触电阻成为小电阻，在 电极部中形成金属硅化物层的技术变得必要。此外，在掺有如 B、 P和As等杂质的IV族半导体的表面中，产生如下问题由 于结合能的不同，表面清洁后的表面的再氧化和粗糙度取决于 杂质浓度而劣化。在图1A所示的方法中，以如下方式形成金属 硅化物膜通过湿清洁(wet cleaning)去除硅片上的自然氧 化膜，然后使金属材料生长，进行用于金属硅化的热处理(退 火)。在基板的输送和各种处理期间形成IV族半导体的表面的 自然氧化膜，因此难以完全防止该自然氧化膜。该自然氧化膜的残留不仅妨碍金属硅化物的形成，而且使 触点(contact)部的电特性劣化。因此，在每个步骤之前，必 须去除该自然氧化膜。然而，伴随着半导体器件的微型化，元 件的尺寸变小，这引起了如下问题由于在干燥时完全去除了 水印(watermark)并且药物不能到达形成于#:孔的底部的氧 化膜导致不能去除自然氧化膜。此外，在硅片的湿清洁后，当进入下一处理时，石圭片不可避免地暴露于大气，此时，表面再 次形成有自然氧化膜，并且再次与碳原子快速地附着。因此，在作为下 一 步骤的沉积之前，进行750。C以上的UHF真空加热， 或者在H2气氛下进行800。C以上的加热，从而去除表面的氧化 膜。然而，当器件小型化提高并且使用金属电极和金属硅化物 时，产生如下问题沉积之前的高温处理-使沉积温度升高，并 且引起金属材料的特性变化。例如，当以大约300。C的基板温 度来沉积金属材时，与以接近室温的 <氐温进行沉积的情况相 比，膜品质极大地改变，然后，即使当通过退火来进行硅化物 形成时，也不能获得期望特性的膜品质。这样，由于必须以非 常低的温度沉积金属材料，因此，当在沉积之前已经进行了高 温处理时，必须在基板温度充分降低之后进行金属材料的下一 沉积。为此，需要特定的冷却单元和冷却时间，这产生了处理 时间长以及器件的生产成本增加的问题。因此，湿清洁是受限制的，如图1B所示，需要在真空中进 行半导体基板的沉积预处理的千清洁。与图1A相比，这不使用大气输送，而是使用真空输送，通过由一个单元进行现有技术 的三个步骤，能够抑制杂质吸附并且缩短处理时间。作为在形 成金属硅化物层时去除IV族半导体表面的自然氧化膜的预处 理，日本特开2001-274111提出了 一种利用反应性气体的化学 等离子体清洁。然而，如果使气体变为等离子体，则由于该气 体不仅包含自由基化的氟气，而且包含离子化的氟气，因此， 当去除基板表面的自然氧化膜时，蚀刻进行到基板表面，从而 引起表面上出现凹凸不平的问题。此外，日本特开2006-294861提出了 使自然氧化膜化学 改性为(NH4)2SiFe,并且使基板温度升高，从而去除改性膜， 此外，通过Ar反向溅射以物理的方式对残留的改性膜进行物理蚀刻。然而，由于Ar反向溅射以物理的方式进^f亍蚀刻，因此，认为基板表面的Si-Si键也被断开。在该情况下，Si中的缺陷立刻形成有氧化膜，且Si的未结合键(hand)容易吸附被污染的材料。因此，产生了损坏器件的问题。此外，由于使用两个模块，因此，硅化物的形成耗时长。在在电极部上形成金属硅化物层的现有技术中，在基板表面上沉积金属材料的预处理中发现如下问题。在湿清洁之后，由于大气输送一直伴随到沉积金属材料的步骤，因此，大气成分被吸入到基板表面中，并且如自然氧化膜和碳原子等杂质残留在界面上。这不仅抑制了金属硅化物的形成，而且增加了接触电阻。因此，必须严格管理清洁后的输送时间。另一方面，在化学等离子体清洁和物理等离子体清洁中，由于蚀刻不仅进行到自然氧化膜，而且进行到基板表面，因此，存在引起表面凹凸不平的接触电阻不能充分减小的问题。为了充分地减小接触电阻，表面粗糙度优选是大约0.5nm以下。此外，在IV族半导体的掺有如B、 P和As等杂质的表面中，存在如下问题表面清洁后的表面的再氧化和粗糙度取决于杂质浓度而劣化。此外，由于金属硅化物膜的形成工艺容易受到温度的影响，因此，当使用基板加热来去除预沉积之前的自然氧化膜时，金属材料的沉积温度升高，这引起了如下问题产生了金属材料的扩散和组成变化并且不能获得具有期望特性的金属硅化物膜。此外，当使用基板加热来去除沉积之前的自然氧化膜时，如果试图降低金属材料的沉积温度以获得具有期望特性的金属硅化物膜，则产生如下问题需要冷却单元或如冷却时间等多个过程，处理时间变长，并且器件的生产成本增加。为了解决上述问题，已经完成了本专利技术。
技术实现思路
根据本专利技术人所进行的研究的结果，发现由等离子体生成的自由基(radical)从设置在将等离子体生成室和处理室分开的分隔板上的多个孔被导入到处理室中，通过使自由基与单独导入到处理室中的处理气体混合，抑制了自由基的激发能，从而能够对掺有如Si或B或P等杂质的IV族半导体材料的具有高选择性的基板进行表面处理，从而获得等于或优于湿清洁的基板表面粗糙度，并且能够进行去除自然氧化膜和有机物的表面处理。另外，当IV族半导体掺有如B、 P和As等杂质时，通过使用在湿清洁的情况下不可能进行的真空输送，能够抑制表面上的再氧化。本专利技术使用以下基板清洁方法，该方法包括将基板安装在处理室内；将等离子体生成气体转变为等离子体；经由等离子体分离用的等离子体限制电极板(plasmaconfinement electrode plate)的自由基导入孔将等离子体中的自由基导入到处理室中；将处理气体导入到处理室中并且使该处理气体在处理室内与自由基混合；以及由自由基和处理气体的混合气氛来清洁基板表面。此外，该方法是如下基板清洁方法基板的表面是IV族半导体材料，且等离子体生成气体和处理气体含有HF。此外，该方法是如下基板清洁方法等离子体分离用的等离子体限制电极板具有用于将等离子体中的自由基导入到处理室中的多个自由基导入孔和用于将处理气体导入到处理室中的多个处理气体导入孔，并且自由基和处理气体从相应的导入孔被排到处理室内的基板表面。此外，由上述基板清洁方法在清洁室中清洁IV族半导体基板表面，而不使清洁过的基板从清洁室暴露于大气，经由输送室将清洁过的基板输送到金属膜溅射室，并且在金属膜溅射室内，在基板表面上溅射生长金属膜。这种方法包括在不使由上述基板清洁方法制造的具有金属溅射膜的基板暴露于大气的情况下经由输送室将该基板从金属膜溅射室输送到退火室，并且在退火室改变该金属膜。根据本专利技术的方法是一种在由掺有B或P或As等杂质的IV族半导体材料制成的基板表面上形成金属硅化物层的方法，该方法包括在等离子体生成室内将含有HF的等离子体生成气体转变为等离子体，有选择地将等离子体中的自由基从等离子体生成室导入到清洁室中，并且将含有气体比为0.6以上的未激发的H F的处理气体导本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在由掺有Ｂ或Ｐ或Ａｓ的杂质的ＩＶ族半导体材料制成的基板表面上形成金属硅化物层的方法，该方法包括： 在等离子体生成室内将含有ＨＦ的等离子体生成气体转变为等离子体，有选择地将所述等离子体中的自由基从所述等离子体生成室导入到清洁室中，并且将含有气体比为０．６以上的未激发的ＨＦ的处理气体导入到所述清洁室中，从而在所述自由基和所述处理气体的混合气氛中清洁所述基板； 在不使清洁过的所述基板暴露于大气的情况下将清洁过的所述基板从所述清洁室输送到溅射室，并且在所述溅射室内在清洁过的基板表面上生长由金属材料制成的金属溅射层；以及 在不使具有所述金属溅射层的所述基板暴露于大气的情况下将所述基板从所述溅射室输送到退火室，并且在所述退火室内通过对所述基板表面的所述金属溅射层进行加热而将所述金属溅射层改变为硅化物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：清野拓哉，池本学，真下公子，
申请(专利权)人：佳能安内华股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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